Naukowcy z niemieckiego Frauhofer ISE przeanalizowali wydajność pompy ciepła podłączonej do instalacji fotowoltaicznej na dachu, która wykorzystuje akumulatory, i odkryli, że takie połączenie znacznie poprawia wydajność pompy ciepła, a jednocześnie zwiększa wyraźnie wskaźnik autokonsumpcji instalacji fotowoltaicznej.
Grupa naukowców z niemieckiego Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej (Fraunhofer ISE) zbadała wydajność pomp ciepła (HP) przystosowanych do współpracy z inteligentną siecią elektroenergetyczną, połączonych z systemami generowania energii słonecznej na dachach domów jednorodzinnych i magazynowania energii w akumulatorach. Odkryli, że zarówno panele fotowoltaiczne, jak i akumulatory mogą znacznie poprawić wydajność pomp ciepła.
Inteligentne, gotowe do pracy w sieci HP mogą być wyłączane przez operatora sieci w okresach dużego obciążenia sieci. Oferują również zaletę maksymalizacji autokonsumpcji PV poprzez dostosowanie ich działania na podstawie dostępnej energii słonecznej.
„Tryb gotowości do inteligentnej sieci jest aktywowany, gdy akumulator jest w pełni naładowany lub ładuje się z maksymalną mocą i nadal jest dostępny nadmiar PV” — powiedzieli naukowcy, zauważając, że inteligentne elektrownie gotowe do inteligentnej sieci mogą dostosowywać swoją pracę w sposób zorientowany na sieć. „Odwrotnie, warunek wyłączenia wyzwalacza jest spełniony, gdy chwilowa moc PV pozostaje niższa niż całkowite zapotrzebowanie budynku przez co najmniej 10 min”.
Naukowcy przeanalizowali w szczególności wydajność systemu PV-HP, wykorzystując dane terenowe o rozdzielczości 1 minuty z bliźniaczego domu jednorodzinnego zbudowanego w 1960 r. we Fryburgu w południowych Niemczech. Dom ma roczne zapotrzebowanie na ciepło wynoszące 84.3 kWh/m²a i ogrzewaną powierzchnię mieszkalną wynoszącą 256 m2.
Ich analiza rozważała, w jaki sposób inteligentne sterowanie wykorzystywane w systemie solar-plus-storage może wpływać na wydajność pompy ciepła. Wzięli pod uwagę kluczowe wskaźniki wydajności (KPI), takie jak wskaźnik autokonsumpcji, frakcja słoneczna, współczynnik wydajności sezonowej i krzywa grzewcza. „Może być przydatne ocenianie wydajności pompy ciepła wyłącznie na podstawie energii elektrycznej pobieranej z sieci” — wyjaśnili. „To podejście opiera się na założeniu, że energia elektryczna generowana przez domowe jednostki fotowoltaiczne i akumulatorowe jest w zasadzie bezpłatna dla właścicieli domów”.
Proponowana konfiguracja systemu obejmuje pompę ciepła wykorzystującą energię gruntową o mocy 13.9 kW przeznaczoną do ogrzewania pomieszczeń i produkcji ciepłej wody użytkowej (CWU), system fotowoltaiczny o mocy 12.3 kW zorientowany na południe i kącie nachylenia 30 stopni, inwerter o mocy 12 kW oraz akumulator sprzężony prądem stałym o pojemności 11.7 kWh.
Analiza wykazała, że system PV-HP był w stanie osiągnąć średni wskaźnik autokonsumpcji wynoszący 42.9% w ciągu roku, przy czym najwyższe szczyty osiągnięto zimą. „Z kolei wysoki nadmiar PV prowadzi do niższej autokonsumpcji latem, zazwyczaj w godzinach szczytu słonecznego” — wyjaśnił zespół badawczy. „Większa pojemność baterii pomogłaby zmaksymalizować autokonsumpcję; oznacza to jednak również, że większość pojemności baterii pozostałaby niewykorzystana w miesiącach zimowych przy ograniczonej nadwyżce mocy PV”.
Naukowcy odkryli również, że system solar-plus-storage był w stanie pokryć około 36% zapotrzebowania pompy ciepła na energię elektryczną. „Ze względu na wyższe temperatury ujścia, wydajność pompy ciepła spada o 5.7% w trybie DHW i o 4.0% w trybie ogrzewania pomieszczeń” – doprecyzowali. „Wyniki pokazały, że biorąc pod uwagę energię elektryczną z PV dostarczaną do pompy ciepła, współczynnik wydajności sezonowej wzrósł z 4.2 do 5.2. Gdy uwzględniono łączne zasilanie z PV i akumulatora do pompy ciepła, współczynnik wydajności sezonowej wzrósł do 6.7”.
Zauważyli jednak również, że inteligentne sterowanie może negatywnie wpłynąć na wydajność pompy ciepła ze względu na wzrost temperatury zasilania. „Długoterminowa ocena na poziomie systemu, poprzez uwzględnienie wpływu strat magazynowania i uwzględnienie wydajności ekonomicznej, może lepiej ocenić wpływ inteligentnego sterowania na system” – podsumowali.
Wyniki ich badań są dostępne w badaniu „Analiza wydajności i działania systemu pompy ciepła z ogniwami fotowoltaicznymi w oparciu o dane z pomiarów terenowych”, opublikowanym w Postępy w dziedzinie energii słonecznej.
Ta treść jest chroniona prawem autorskim i nie może być ponownie wykorzystana. Jeśli chcesz współpracować z nami i chcesz ponownie wykorzystać część naszej treści, skontaktuj się z nami: editors@pv-magazine.com.
Źródło z magazyn pv
Zastrzeżenie: Informacje podane powyżej są dostarczane przez pv-magazine.com niezależnie od Chovm.com. Chovm.com nie składa żadnych oświadczeń ani gwarancji co do jakości i niezawodności sprzedawcy i produktów.
